應用案例 | LED球形燈珠切片制備

現代室內外對于各種裝飾性和功能性照明的使用已經廣泛普及，對于照明的組件要求越來越高。球形燈珠采用LED芯片做為發光體，具有較高的發光效率，熱量低、壽命長，可適應溫度范圍寬，外觀造型靈活多變，可營造明亮、多樣的視覺氛圍。

然而球形燈珠容易損壞失效，失效原因有可能是內部的鍵合球過大、過小、鍵合不牢、虛焊等。這些可以通過對球形燈珠進行切片制備，結合顯微觀察分析出具體原因。

本文選取1個LED球形燈珠，分享其切片制備方法。

圖1.原始樣品

1、 鑲嵌

樣品較小，為了更好地保存樣品、便于研磨和后續的自動拋光，將它鑲嵌成直徑25 mm尺寸大小的圓柱塊。

鑲嵌采用澆注冷鑲嵌的方法，選用標樂型號為EpoKwick TM ^FC的環氧樹脂及相應固化劑套裝，這款樹脂流動性很好、收縮率較低，對樣品的保護效果很好。鑲嵌流程如下圖所示。

圖2.鑲嵌流程示意圖

該過程還使用了型號為SamlKupTM的模杯，模杯直徑為25 mm，并配合型號為Release Agent的脫模劑使用。

2、 磨拋

研磨與拋光采用標樂的手自一體磨拋機AutoMet250的手動和半自動模式。參數如下表所示。

表1.機械磨拋參數

研磨拋光步驟可選擇適于硅和有色金屬的通用耗材，由于燈珠內部LED芯片很小，尤其是鍵合球和金線，制備過程關鍵的是定位磨拋，定位過程需要借助顯微鏡觀察。

研磨階段磨至金線邊緣，且注意保持切面不偏離。9 µm拋光步驟仍具有一定去除材料的作用，但是又不會給材料造成過多的損傷，因此可以在9 µm拋光階段，將樣品從金線邊緣拋至金線中間，這樣保守的步驟，是為了能夠在9 µm拋光階段充分地去除研磨階段造成的損傷。接下來便可通過3 µm拋光步驟去除9 µm拋光步驟帶來的損傷。由于3 µm的金剛石粒徑很小了，不會再引入劃痕以外的明顯的損傷，最后可直接進行0.05 µm氧化鋁拋光步驟，此間幾乎不會對樣品起到去除的作用，僅將光鏡下較明顯的劃痕抹除，得到光亮的平面。

3、 顯微觀察

最終研磨結果如下圖：

圖4.LED球形燈珠內部鍵合球截面

以上光鏡圖示中，燈珠內部結構完整。更細微的形貌特征可進一步采用高倍電鏡進行觀察分析，如需分析納米級別的形貌特點，建議在此基礎上進行離子束拋光后觀察。

4、 小結：

1） 鑲嵌時要保證樣品垂直；

2） 定位研磨時，需要適時觀察研磨位置，避免研磨掉目標點；

3） 以上研磨與拋光參數對當前樣品有效，僅供參考，可根據具體樣品的材料類型進行調整。

5、 所用儀器：

標樂手自一體研磨機AutoMet250：

徠卡金相顯微鏡DVM6：